CN106598200A - 一种基于温度的cpu动态调频装置及方法 - Google Patents

一种基于温度的cpu动态调频装置及方法 Download PDF

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Abstract

一种基于温度的CPU动态调频装置及方法，涉及Android手机的CPU调频领域，包括：温度采集模块，用于实时获取Android手机的CPU温度；温度控制模块，内置4个温度范围，用于根据所述CPU温度所属的温度范围，动态切换CPU到对应的工作模式；本发明通过温度自动调整Android手机的CPU工作模式，温度过高时降低CPU工作频率，对手机起到保护作用，避免手机因为温度过高导致物理损坏。

Description

一种基于温度的CPU动态调频装置及方法
技术领域
本发明涉及Android手机的CPU调频领域，具体来讲涉及一种基于温度的CPU动态调频装置及方法。
背景技术
目前，手机成为人们生活中必不可缺的通信工具。通常在Android手机使用的过程中，如果CPU(Central Processing Unit，中央处理器)长时间处于高速运转时候，功耗比较高，整个手机的CPU温度会比较高。当手机长时间出现高温情况的时候，有可能对手机产生物理损坏，严重的设置有可能会发生爆炸等危险。而现有的Android手机对于温度过高的情况，并没有自动的调节办法，只能通过用户对手机进行关机处理，以起到保护作用。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于温度的CPU动态调频装置及方法，通过温度自动调整Android手机的CPU工作模式，温度过高时降低CPU工作频率，对手机起到保护作用，避免手机因为温度过高导致物理损坏。
为达到以上目的，本发明采取一种基于温度的CPU动态调频装置，包括：
温度采集模块，用于实时获取Android手机的CPU温度；
温度控制模块，内置4个温度范围，用于根据所述CPU温度所属的温度范围，动态切换CPU到对应的工作模式。
在上述技术方案的基础上，所述温度采集模块包括：
温度传感器单元，用于采集CPU温度；
温度接收单元，用于获取温度传感器单元采集的CPU温度，启动温度控制模块；
传感器管理单元，用于获取系统的所有传感器单元，注册温度接收单元。
在上述技术方案的基础上，所述温度控制模块设置4个温度范围，包括：
第一温度范围，大于等于-30℃，且小于等于第一阈值；
第二温度范围，大于第一阈值，且小于等于第二阈值；
第三温度范围，大于第二阈值，且小于等于第三阈值；
第四温度范围，大于第三阈值，且小于100℃；
其中，第一阈值的取值范围是20℃～30℃；第二阈值的取值范围是50℃～60℃；第三阈值的取值范围是70℃～80℃。
在上述技术方案的基础上，所述CPU的工作模式为Linux提供的调控模式，包括：
节能模式，CPU工作频率最低，用于CPU温度在第四温度范围内；
负载模式，CPU工作频率位于节能模式和守旧模式之间，负载增大时CPU以最大工作频率运行，负载减小时，CPU降低工作频率运行，用于CPU温度在第三温度范围内；
守旧模式，CPU工作频率位于负载模式和性能模式之间，CPU工作频率在负载增加时逐步提高，延迟大于负载模式，用于CPU温度在第二温度范围内；
性能模式，CPU工作频率最大，用于CPU温度在第一温度范围内。
在上述技术方案的基础上，所述CPU动态调频装置还包括：
定时模块，用于CPU温度到达第四温度范围后，获取每个定时周期结束时的CPU温度，还用于计算多次获取到CPU温度的平均值；
保护模块，用于所述平均值高于第三阈值时，实现Android手机自动关机。
本发明还提供一种基于温度的CPU动态调频方法，包括：
S1.根据需要对Android手机的CPU温度设置4个温度范围，且每个温度范围对应CPU的一个工作模式；
S2.实时获取Android手机的CPU温度，找到CPU温度所属的温度范围；
S3.根据温度范围动态切换CPU到对应的工作模式。
在上述技术方案的基础上，所述温度控制模块设置4个温度范围，包括：
第一温度范围，大于等于-30℃，且小于等于第一阈值；
第二温度范围，大于第一阈值，且小于等于第二阈值；
第三温度范围，大于第二阈值，且小于等于第三阈值；
第四温度范围，大于第三阈值，且小于100℃；
其中，第一阈值的取值范围是20℃～30℃；第二阈值的取值范围是50℃～60℃；第三阈值的取值范围是70℃～80℃。
在上述技术方案的基础上，所述CPU的工作模式为Linux提供的调控模式，包括：
节能模式，CPU工作频率最低，用于CPU温度在第四温度范围内；
负载模式，CPU工作频率位于节能模式和守旧模式之间，负载增大时CPU以最大工作频率运行，负载减小时，CPU降低工作频率运行，用于CPU温度在第三温度范围内；
守旧模式，CPU工作频率位于负载模式和性能模式之间，CPU工作频率在负载增加时逐步提高，延迟大于负载模式，用于CPU温度在第二温度范围内；
性能模式，CPU工作频率最大，用于CPU温度在第一温度范围内。
在上述技术方案的基础上，当CPU温度到达第四温度范围，启用一个定时模块在每个定时周期结束时获取对应的CPU温度并存储，连续存储预设次数后，去掉最高和最低温度求平均值，若平均值大于第三阈值，调用系统函数自动关机。
在上述技术方案的基础上，所述S2中，通过调用系统的getSystemService函数获取一个传感器管理者对象SensorManager，通过调用传感器管理者对象SensorManager中的getDefaultSensor函数获取温度传感器单元，温度传感器单元用于获取CPU温度。
本发明的有益效果在于：
1、本发明通过对Android手机的CPU温度设置4个温度范围，并且每个温度范围对应CPU的一个工作模式，且CPU的工作模式为Linux提供的集中调控模式，通过实时采集CPU温度，根据CPU温度所述的温度范围，动态切换CPU到对应的工作模式，从而达到调整CPU频率的目的；当CPU温度过高时，降低CPU工作频率，对手机起到保护作用，避免手机由温度过高导致的物理损坏。
2、当CPU温度到达最高的温度范围时，启动定时模块循环测温，通过平均值来判断温度是否超过最大的温度阈值，若超过，则调用系统函数自动关机，进一步对手机进行保护，在降温效果不理想的情况下，实行自动关机，无需人为参与，自动保护温度过高的手机，避免物理损坏和爆炸。
附图说明
图1为本发明实施例基于温度的CPU动态调频装置示意图；
图2为本发明实施例基于温度的CPU动态调频方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明实施例基于温度的CPU动态调频装置，包括：
温度采集模块，用于实时获取Android手机的CPU温度；温度采集模块包括温度传感器单元、温度接收单元和传感器管理单元；温度传感器单元用于采集CPU温度；温度接收单元用于获取温度传感器单元采集的CPU温度，启动温度控制模块；传感器管理单元用于获取系统的所有传感器单元，注册温度接收单元。
温度控制模块，内置4个温度范围，用于根据所述CPU温度所属的温度范围，动态切换CPU到对应的工作模式。优选的，温度控制模块还包括定时单元和保护单元；定时单元用于CPU温度到达第四温度范围后，获取每个定时周期结束时的CPU温度，还用于计算多次获取到CPU温度的平均值；保护单元用于所述平均值高于第三阈值时，实现Android手机自动关机。
具体的，传感器管理单元可以是传感器管理者对象SensorManager，是Android系统(为了便于描述，以下简称系统)提供的一个专门用于管理系统中所有传感器的管理者。在系统中，所有传感器都需要通过传感器管理单元来进行获取，传感器管理单元是系统中所有传感器的获取接口。获取传感器管理者对象SensorManager的方法是，通过调用系统的getSystemService函数(参数为SENSOR_SERVICE)来获取系统的传感器管理者对象SensorManager。
温度传感器单元负责采集CPU温度，并将采集到的CPU温度数据上报给系统来进行统一分发。在系统中，获取温度传感器单元的方法是，通过调用传感器管理者对象SensorManager中的getDefaultSensor函数(参数为Sensor.TYPE_TEMPERATURE)来获取的，该函数中参数Sensor.TYPE_TEMPERATURE是系统定义的一个常量，用于标记获取的是温度传感器单元类型。
在温度传感器单元被获取到之后，温度接收单元需要进行注册，只有注册过的温度接收单元才能够接收到上报CPU温度信息。调用温度传感器单元中的registerListener函数进行注册处理，注册后，当CPU温度发生变化的时候，温度传感器单元就会将CPU温度的相关信息发送给系统注册过的温度接收单元。
所述温度控制模块内，设置4个温度范围，具体如下：
第一温度范围，大于等于-30℃，且小于等于第一阈值；
第二温度范围，大于第一阈值，且小于等于第二阈值；
第三温度范围，大于第二阈值，且小于等于第三阈值；
第四温度范围，大于第三阈值，且小于100℃；
其中，第一阈值的取值范围是20℃～30℃；第二阈值的取值范围是50℃～60℃；第三阈值的取值范围是70℃～80℃。
实施中，具体的阈值以及温度范围可以根据不同的使用场景自行设定，本实施例中，第一阈值是20℃；第二阈值是60℃；第三阈值是80℃。
由于Android系统的framework是基于Linux平台的，Linux在管理CPU方面，提供了如下几种调控模式，即本实施例中CPU的工作模式，包括：
节能模式Powersave，这个模式下CPU的工作频率最低，功耗最小的模式，用于CPU温度在第四温度范围内。
负载模式Ondemand，CPU工作频率位于节能模式和守旧模式之间，cpu在工作的时候频率会在一个最大值和最小值之间波动，负载增大时CPU以最大工作频率运行，负载减小时，CPU降低工作频率运行。功耗大于节能模式，用于CPU温度在第三温度范围内。
守旧模式Conservative，CPU工作频率位于负载模式和性能模式之间，CPU工作频率在负载增加时不会立即调整到最大，调整到比目前工作频率稍微大的频段工作，延迟大于负载模式，时效性低于负载模式，功耗高于负载模式；用于CPU温度在第二温度范围内。
性能模式Performance，CPU工作频率最大，功耗最大，用于CPU温度在第一温度范围内。
优选的，当CPU温度达到第四温度范围后，定时单元设定一个定时周期，例如30秒，在每个定时周期结束时，温度传感器单元获取此时对应的CPU温度，并进行存储；连续采集一定次数后，例如20次，去掉最大值和最小值，其余数值求和后计算平均值；如果所述平均值高于第三阈值时，保护单元启动，通过获取系统的电源管理器，进行自动关机或重启等操作。
如图2所示，本发明实施例基于温度的CPU动态调频方法，具体包括步骤：
S1.根据需要对Android手机的CPU温度设置4个温度范围，且每个温度范围对应CPU的一个工作模式。
设置的4个温度范围如下：
第一温度范围，大于等于-30℃，且小于等于第一阈值；
第二温度范围，大于第一阈值，且小于等于第二阈值；
第三温度范围，大于第二阈值，且小于等于第三阈值；
第四温度范围，大于第三阈值，且小于100℃；
其中，第一阈值的取值范围是20℃～30℃；第二阈值的取值范围是50℃～60℃；第三阈值的取值范围是70℃～80℃。
实施中，具体的阈值以及温度范围可以根据不同的使用场景自行设定，本实施例中，第一阈值是20℃；第二阈值是60℃；第三阈值是80℃。
CPU的工作模式，包括：
节能模式Powersave，这个模式下CPU的工作频率最低，功耗最小的模式，用于CPU温度在第四温度范围内。
负载模式Ondemand，CPU工作频率位于节能模式和守旧模式之间，cpu在工作的时候频率会在一个最大值和最小值之间波动，负载增大时CPU以最大工作频率运行，负载减小时，CPU降低工作频率运行。功耗大于节能模式，用于CPU温度在第三温度范围内。
守旧模式Conservative，CPU工作频率位于负载模式和性能模式之间，CPU工作频率在负载增加时不会立即调整到最大，调整到比目前工作频率稍微大的频段工作，延迟大于负载模式，时效性低于负载模式，功耗高于负载模式；用于CPU温度在第二温度范围内。
性能模式Performance，CPU工作频率最大，功耗最大，用于CPU温度在第一温度范围内。
S2.实时获取Android手机的CPU温度，找到CPU温度所属的温度范围。
具体的，通过调用系统的getSystemService函数获取一个传感器管理者对象SensorManager，通过调用传感器管理者对象SensorManager中的getDefaultSensor函数获取温度传感器单元，温度传感器单元用于获取CPU温度。在温度传感器单元被获取到之后，注册过的温度接收单元接收到上报CPU温度信息。
温度传感器单元通过onSensorChange函数传递SensorEvent这个类，SensorEvent这个类主要是对采样数据进行封装。统接收到温度传感器单元的数据以后，需要解析SensorEvent中的具体CPU温度数据。在温度传感器单元的数据获取中，系统将CPU温度的具体数据封装到values[0]这个函数中，通过调用SensorEvent中的values[0]函数。就能解析出SensorEvent中的具体的CPU温度值，由于Android系统获取到的温度是华氏温度，还需要将该华氏温度转换为摄氏温度。具体转化公式为：摄氏温度＝5/9*(华氏温度-32)。根据得到的摄氏温度，判断CPU温度所在的温度范围。
S3.根据温度范围动态切换CPU到对应的工作模式。
具体的，通过echo命令写入的方式调整工作模式。其中echo在Linux系统中表示打印或者写入命令到某一个文件中，将governorMode写入到文件
/sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_governor中，其中governorMode表示的是4种工作模式中的一种，具体是将governorMode修改为一种工作模式的名称。通过上述命令将governorMode写入到文件
/sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_governor中就能够达到修改CPU工作模式的目的。
优选的，当CPU温度达到第四温度范围后，定时单元设定一个定时周期，例如30秒，在每个定时周期结束时，温度传感器单元获取此时对应的CPU温度，并进行存储；连续采集一定次数后，例如20次，去掉最大值和最小值，其余数值求和后计算平均值；如果所述平均值高于第三阈值时，保护单元启动，通过获取系统的电源管理器PowerManager，进行自动关机或重启等操作。获取电源管理器PowerManager的方法是调用系统的getSystemService函数(参数为Context.POWER_SERVICE)来进行获取，关机方法是通过调用电源管理器PowerManager中的shutdown方法来进行关机处理。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种基于温度的CPU动态调频装置，其特征在于，包括：
温度采集模块，用于实时获取Android手机的CPU温度；
温度控制模块，内置4个温度范围，用于根据所述CPU温度所属的温度范围，动态切换CPU到对应的工作模式。
2.如权利要求1所述的基于温度的CPU动态调频装置，其特征在于，所述温度采集模块包括：
温度传感器单元，用于采集CPU温度；
温度接收单元，用于获取温度传感器单元采集的CPU温度，启动温度控制模块；
传感器管理单元，用于获取系统的所有传感器单元，注册温度接收单元。
3.如权利要求1所述的基于温度的CPU动态调频装置，其特征在于，所述温度控制模块设置4个温度范围，包括：
第一温度范围，大于等于-30℃，且小于等于第一阈值；
第二温度范围，大于第一阈值，且小于等于第二阈值；
第三温度范围，大于第二阈值，且小于等于第三阈值；
第四温度范围，大于第三阈值，且小于100℃；
其中，第一阈值的取值范围是20℃～30℃；第二阈值的取值范围是50℃～60℃；第三阈值的取值范围是70℃～80℃。
4.如权利要求3所述的基于温度的CPU动态调频装置，其特征在于，所述CPU的工作模式为Linux提供的调控模式，包括：
节能模式，CPU工作频率最低，用于CPU温度在第四温度范围内；
负载模式，CPU工作频率位于节能模式和守旧模式之间，负载增大时CPU以最大工作频率运行，负载减小时，CPU降低工作频率运行，用于CPU温度在第三温度范围内；
守旧模式，CPU工作频率位于负载模式和性能模式之间，CPU工作频率在负载增加时逐步提高，延迟大于负载模式，用于CPU温度在第二温度范围内；
性能模式，CPU工作频率最大，用于CPU温度在第一温度范围内。
5.如权利要求3所述的基于温度的CPU动态调频装置，其特征在于，所述CPU动态调频装置还包括：
定时模块，用于CPU温度到达第四温度范围后，获取每个定时周期结束时的CPU温度，还用于计算多次获取到CPU温度的平均值；
保护模块，用于所述平均值高于第三阈值时，实现Android手机自动关机。
6.一种基于温度的CPU动态调频方法，其特征在于，包括：
S1.根据需要对Android手机的CPU温度设置4个温度范围，且每个温度范围对应CPU的一个工作模式；
S2.实时获取Android手机的CPU温度，找到CPU温度所属的温度范围；
S3.根据温度范围动态切换CPU到对应的工作模式。
7.如权利要求6所述的基于温度的CPU动态调频方法，其特征在于，所述温度控制模块设置4个温度范围，包括：
第一温度范围，大于等于-30℃，且小于等于第一阈值；
第二温度范围，大于第一阈值，且小于等于第二阈值；
第三温度范围，大于第二阈值，且小于等于第三阈值；
第四温度范围，大于第三阈值，且小于100℃；
其中，第一阈值的取值范围是20℃～30℃；第二阈值的取值范围是50℃～60℃；第三阈值的取值范围是70℃～80℃。
8.如权利要求7所述的基于温度的CPU动态调频方法，其特征在于，所述CPU的工作模式为Linux提供的调控模式，包括：
节能模式，CPU工作频率最低，用于CPU温度在第四温度范围内；
负载模式，CPU工作频率位于节能模式和守旧模式之间，负载增大时CPU以最大工作频率运行，负载减小时，CPU降低工作频率运行，用于CPU温度在第三温度范围内；
守旧模式，CPU工作频率位于负载模式和性能模式之间，CPU工作频率在负载增加时逐步提高，延迟大于负载模式，用于CPU温度在第二温度范围内；
性能模式，CPU工作频率最大，用于CPU温度在第一温度范围内。
9.如权利要求7所述的基于温度的CPU动态调频方法，其特征在于，当CPU温度到达第四温度范围，启用一个定时模块在每个定时周期结束时获取对应的CPU温度并存储，连续存储预设次数后，去掉最高和最低温度求平均值，若平均值大于第三阈值，调用系统函数自动关机。
10.如权利要求6所述的基于温度的CPU动态调频方法，其特征在于，所述S2中，通过调用系统的getSystemService函数获取一个传感器管理者对象SensorManager，通过调用传感器管理者对象SensorManager中的getDefaultSensor函数获取温度传感器单元，温度传感器单元用于获取CPU温度。
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